連續重整再生煙氣脫氯技術工業應用

王國慶

連續重整再生煙氣脫氯技術工業應用

王國慶

（中海石油煉化有限責任公司，北京 100010）

闡述了某石化企業重整（II）裝置UOP采用的第三代催化劑再生工藝采用最新的Chlorsorb 氯吸收技術，表明了其再生煙氣中的氯化氫和非甲烷總烴已無法滿足當前環保要求，對比低溫脫氯和高溫脫氯兩種再生煙氣脫氯方案的優缺點，并展示了低溫脫氯方案在某石化企業重整（II）裝置的應用效果。

重整；再生煙氣；低溫脫氯；高溫脫氯

隨著國家對安全環保的高度重視，2015年7月1日國家實施的《GB 31570—2015 石油煉制工業污染物排放標準》，該標準規定了石油煉制工業企業及其生產設施的水污染物和大氣污染物排放限值、監測和監督管理要求，其中規定重整催化劑再生煙氣排放氯化氫＜10 mg/m3，非甲烷總烴＜30 mg/m3[1]。而根據某石化企業重整（II）再生煙氣日常分析，氯化氫質量濃度為2～6 mg/m3，非甲烷總烴為2 000～4 950 mg/m3，顯然不符合最新國家排放標準。面對我國嚴格的環保新標準，某石化企業重整（II）通過實施技術改造在催化劑再生煙氣排放后路新增兩臺脫氯罐，日常保證一開一備，使用低溫固定床脫氯技術，高效解決再生煙氣中氯化氫含量高的問題，避免氯化氫對設備和環境的污染。同時，將新增煙氣脫氯罐后路改至加熱爐的風道中，一方面有效地脫除再生煙氣中的非甲烷總烴，另一方面合理利用煙氣余熱，提高了加熱爐熱效率。分析了脫氯罐的投用以及日常操作中的注意事項，以供同行借鑒。

1 再生煙氣中HCl和非甲烷總烴的來源

某石化企業重整（II）采用UOP第三代催化劑再生工藝“CycleMax Chlorsorb”，實現催化劑連續循環，同時完成催化劑再生，主要包括除塵、燒焦、氧/氯化、干燥、還原等步驟，催化劑的循環和再生由催化劑再生控制系統CRCS來控制。其中燒焦步驟是催化劑中的焦碳在氧氣存在下的燃燒反應，生成二氧化碳和水，放出熱量。其中產生的水會造成催化劑載體上吸附的氯大量流失，導致再生煙氣中含有大量HCl組分。并且隨著裝置運行周期變長，催化劑因多次再生比表面積下降，催化劑氯吸附能力降低，為確保催化劑良好的酸性功能，系統注氯量將大幅提高，這也將導致裝置末期再生煙氣HCl含量的增加。UOP第三代催化劑再生工藝采用最新的Chlorsorb 氯吸收技術，以替代傳統的堿洗脫氯技術。待生劑通過與待生劑分離料斗預熱區待生劑淘析風機來的預熱氣接觸，進行預熱。這股氣中的一部分在一個加熱器中用蒸汽加熱，然后和分離料斗從待生劑淘析風機來的未經加熱的氣體混合，控制氣體溫度。這些氣體向上穿過催化劑和多余的淘析氣混合。催化劑向下移動進入氯吸附罐（UOP最新的Chlorsorb 氯吸收技術已將分離料斗下部的分離區分離出來，單獨作為一個氯吸附罐，以便于檢修作業），穿過分離料斗和氯吸附罐之間的輸送管壓力下降（氯吸附罐的壓力與再生器相同）。再生器排出的再生氣在再生器冷卻器中同冷卻風機來的熱空氣換熱后降溫。再生氣穿過氯吸附罐中的催化劑，利用重整催化劑的鋁載體在不同溫度下有不同的持氯能力，降溫時，催化劑持氯能力上升，再生氣中的氯被催化劑吸附。這樣既降低注氯量，又取消了含堿污水的排放。Chlorsorb氯吸收技術理論上的HCl脫除率能達到98%，但隨著裝置運行時間變長，重整催化劑持氯能力下降，再生系統補氯量增加，再生煙氣中的HCl含量也隨之升高[1]；同時氯吸附區中再生煙氣在排大氣前與含烴的待生催化劑接觸，容易將催化劑中的非甲烷總烴夾帶到大氣中，導致再生煙氣排放時含有非甲烷總烴。

針對再生煙氣中的非甲烷總烴，裝置在工藝方面進行了調整：一方面提高了反應器底部催化劑收集器吹掃置換氣的流量至1 500 Nm3/h，置換氣溫度提至180 ℃，以減少催化劑中油氣的攜帶；另一方面，在再生系統熱停時，盡快將置換氣溫度提高至220 ℃，以減少反應器內部油氣的冷凝，以降低除塵系統中油氣的累積。通過熱停后催化劑卸粉塵操作發現，已基本無明油出現，但仍有少量的油氣味。通過工藝調整后，再生煙氣中非甲烷總烴含量有所降低，但仍不能滿足環保排放指標要求。

圖1 Chlorsorb 氯吸附流程

2 改造方案

通過技術調研獲悉[2-6]，目前國內采用UOP氯吸附技術的重整裝置為解決再生煙氣中HCl和非甲烷總烴超標的問題，主要有兩種方案：1）再生煙氣進行低溫脫氯，然后煙氣進入加熱爐燃燒；2)再生煙氣進行高溫脫氯，煙氣回到氯吸附區的冷卻器冷卻后排放大氣。這兩種方案各有優缺點，詳見表1。

對比目前國內同類重整裝置技術改造后的經驗，發現多個采用高溫脫氯方案的同類高溫脫氯后的煙氣非甲烷總烴仍然無法達標，需要進一步改造。因此，經論證后某石化企業重整（II）采用低溫脫氯方案，確保再生煙氣HCl和非甲烷總烴排放值達標。

3 低溫脫氯改造技術介紹

再生煙氣經過氯吸附罐初步回收HCl后，再進入再生煙氣脫氯罐進行脫氯，滿足氯化氫排放值≤10 mg/Nm3的要求，兩個脫氯罐一用一備，每罐的設計使用壽命為8個月；脫氯后煙氣進入到重整圓筒爐余熱回收系統F102、F205風道，進入爐膛內燃燒，滿足非甲烷總烴排放值≤30 mg/Nm3的要求。自氯吸附罐來再生煙氣排至煙囪和進圓筒爐F102、F205風道可以通過聯鎖切斷閥進行切換，正常生產時進加熱爐燃燒，在停開工、圓筒爐事故處理時切換至煙囪，在保證裝置滿足環保要求的同時，又可保證裝置的安全運行。項目改造后流程見圖2。

表1 高溫脫氯和低溫脫氯優缺點

4 低溫脫氯方案效果

自重整再生煙氣脫氯項目改造完成并投用后，系統運行安全穩定，聯鎖投用正常。投用后的再生煙氣的氯化氫排放值≤10 mg/Nm3，非甲烷總烴排放值≤30 mg/Nm3，詳情見表2。

表2 低溫脫氯效果分析表

同時，較高溫度的再生煙氣引入F102和F205風道后，一定程度上提高的爐子助燃空氣的溫度，有助于回收再生煙氣的熱量，提高爐子熱效率。再生煙氣低溫脫氯流程于2022年3月4日16點12分開始投用，18點22分正式投用完成，在此期間，F102和F205風道溫度見表3。由表可知，自再生煙氣低溫脫氯改造投用后，爐子風道溫度各提高了2 ℃左右。

圖2 低溫脫氯改造流程

表3 高溫脫氯和低溫脫氯優缺點

5 日常操作要點

UOP再生單元氯吸附罐一般位于反再框架的上部，因此新增脫氯罐可根據現場空間以及日后換劑操作的便攜性進行布局：將脫氯罐布局在反再框架上臨近氯吸附罐或置于地面上。因脫氯罐出口煙氣排至加熱爐風道，所以管線一般較長。

1）在日常操作中應注意伴熱管線的檢查，選取測溫點進行定期測溫，在北方冬季尤為重要，以防止煙氣冷凝后形成酸性腐蝕。沿海地區做好管線保溫檢查，防止低溫保溫層下腐蝕。

2）對于低溫脫氯罐，確保保溫完好，相應閥門法蘭、人孔、卸劑孔以及儀表引壓線等做好保溫、伴熱，防止盲端腐蝕。同時，做好在用脫氯罐差壓監控，防止脫氯劑因煙氣中水分含量過大導致板結。

3）脫氯罐換劑完成進行投用時，在罐體伴熱蒸汽投用后采用短時間大量引入煙氣的方式進行投用，盡量降低煙氣中水份遇到低溫脫氯劑而大量凝結成明水；此外，在低溫脫氯劑裝填過程中，因為脫氯劑特性會吸附空氣中的水分，在脫氯罐投備用期間，定期對低點進行排凝作業。

6 結語

面對日趨嚴格的環保新標準以及連續重整裝置UOP Chlorsorb工藝運行中普遍存在的問題，某石化企業重整（II）裝置結合目前國內同類裝置技改案例的優缺點，將再生煙氣后路排大氣經改造后變更為進低溫脫氯罐脫氯處理，并將低溫脫氯罐出口煙氣引至加熱爐焚燒，有效提高了再生煙氣脫氯效果，滿足新了的環保標準對再生煙氣的排放要求。同時，總結了日常維護及換劑期間脫氯罐的操作要點，以供參考。

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Industrial Application of Dechlorination Technology in Continuous Reforming Regeneration Flue Gas

（CNOOC Refining & Chemical Co., Ltd., Bejing 100010, China)

The third-generation catalyst regeneration process adopted by a petrochemical reforming (II) UOP adopts the latest ChlorsorbTM chlorine absorption technology, but the hydrogen chloride and non-methane total hydrocarbons in the regeneration flue gas can no longer meet the current environmental protection requirements. The advantages and disadvantages of the low-temperature dechlorination and high-temperature dechlorination schemes for regenerative flue gas dechlorination were compared, and the application effect of the low-temperature dechlorination scheme in a petrochemical reforming (II) was demonstrated.

Reforming; Regeneration flue gas; Low temperature dechlorination; High temperature dechlorination

TQ014

A

1004-0935（2023）09-1374-04

2023-02-15

王國慶（1988-），男，遼寧省錦州市人，中級工程師，工程管理碩士，2021年畢業于遼寧石油化工大學石油煉制專業，研究方向：石油煉制、原油計劃管理。